กายวิภาคของพืช: ประวัติวัตถุประสงค์ของการศึกษาวิธีการ - ชีววิทยา - 2025

ลักษณะทางกายวิภาคของพืชในความหมายที่เข้มงวดเป็นพื้นฐานเบื้องต้นในการศึกษาความหลากหลายของเนื้อเยื่อพืชเป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญมากในพฤกษศาสตร์และในทางชีววิทยาศาสตร์ทั่วไป สาขาวิชานี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาระดับเซลล์ของเนื้อเยื่อด้วยกล้องจุลทรรศน์ตั้งแต่ต้นกำเนิดจนถึงการพัฒนา

เนื้อเยื่อสืบพันธุ์ทั้งหมดที่ศึกษาร่วมกันในสาขาเอ็มบริโอวิทยาของพืชและเซลล์วิทยามักไม่รวมอยู่ด้วย วิธีที่เซลล์ถูกรวมเข้าด้วยกันและจัดเรียงซึ่งกันและกันเป็นที่สนใจอย่างมากในกายวิภาคของพืช

ที่มา: pixabay.com

กายวิภาคของพืชมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพื้นที่อื่น ๆ เช่นสรีรวิทยาของพืชและสัณฐานวิทยา ลักษณะที่สังเกตได้ในกรณีส่วนใหญ่คือความแตกต่างระหว่างกลุ่มของพืชและใช้ในการสร้างความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ

ประวัติศาสตร์

ในช่วงเริ่มต้นกายวิภาคของพืชยังรวมถึงการศึกษาสัณฐานวิทยาของพืชและลักษณะภายนอกของพืชด้วย อย่างไรก็ตามตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 การศึกษากายวิภาคศาสตร์ได้ จำกัด เฉพาะการศึกษาอวัยวะภายในและเนื้อเยื่อภายในลักษณะทางสัณฐานวิทยาเป็นระเบียบวินัยที่แยกจากกัน

ผลงานชิ้นแรกเกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์และพฤกษศาสตร์ของพืชซึ่งดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์เป็นผลมาจาก Marcello Malpighi และ Nehemiah Grew 1675 Malpighi ได้ตีพิมพ์ผลงานของเขา Anatome plantarum ซึ่งเขาอธิบายผ่านภาพประกอบโครงสร้างของพืชบางอย่างเช่นปากใบของใบไม้

ในส่วนของเขาภายในปี 1682 Grew ได้ตีพิมพ์ผลงานที่มีภาพประกอบที่น่าเชื่อถือมากเกี่ยวกับเนื้อเยื่อพืชซึ่งแสดงให้เห็นถึงความแม่นยำของการสังเกตของเขา งานนี้มีชื่อว่ากายวิภาคของพืช

เริ่มตั้งแต่ปี 1960 การพัฒนากล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างมากในทุกด้านของกายวิภาคศาสตร์ของพืช

กล้องจุลทรรศน์และการใช้ในกายวิภาคของพืช

การศึกษาโครงสร้างของพืชมีพัฒนาการที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการสร้างและวิวัฒนาการของกล้องจุลทรรศน์ นับตั้งแต่การประดิษฐ์ของพวกเขาในศตวรรษที่ 17 กล้องจุลทรรศน์ได้พัฒนาไปสู่เครื่องมือทางปัญญาที่หล่อหลอมวิทยาศาสตร์ชีวภาพหลาย ๆ ด้าน

หนึ่งในพื้นที่แรกที่ได้รับความนิยมในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์คือพฤกษศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาทางกายวิภาค นักวิทยาศาสตร์การทดลอง Robert Hooke และ Leeuwenhoek ได้รับการยอมรับว่าเป็นคนกลุ่มแรก ๆ ที่สังเกตเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์และอธิบายโครงสร้างต่างๆในช่วงศตวรรษที่ 17

ในผลงานของ Malpighi and Grew กล้องจุลทรรศน์มีบทบาทสำคัญทำให้สามารถพัฒนางานพฤกษศาสตร์ที่มีคุณค่าทั้งสองนี้ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์คนสำคัญในศตวรรษที่สิบเจ็ดเป็นผู้บุกเบิกกายวิภาคของพืชและจุลภาคทางพฤกษศาสตร์

ตั้งแต่นั้นมาการศึกษากายวิภาคของพืชได้รับการพัฒนาร่วมกับกล้องจุลทรรศน์ หลังได้รับการพัฒนาตามความต้องการความรู้ของมนุษย์

ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาโครงสร้างของพืชโดยใช้ตั้งแต่แว่นขยายธรรมดาไปจนถึงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเทคโนโลยีขั้นสูง

การศึกษากายวิภาคของพืชคืออะไร?

กายวิภาคศาสตร์ของพืชมีหน้าที่ในการศึกษาเนื้อเยื่อและรูปแบบของการจัดระเบียบที่เหมือนกันทั้งหมดที่มีอยู่ในพืช สิ่งนี้บ่งชี้ว่ามันประเมินทั้งเนื้อเยื่อและการจัดระเบียบเซลล์ภายในและการศึกษาโครงสร้างภายนอก

โครงสร้างที่ได้รับการประเมิน ได้แก่ ใบลำต้นเปลือกรากลำต้นและปลายรากเนื้อเยื่อและเนื้อเยื่อหลังการแตกต่างของเซลล์การจัดเรียงเซลล์ในอวัยวะและอื่น ๆ

วิธีการและเทคนิค

เทคนิคที่ใช้ในการศึกษากายวิภาคของพืชมีหลากหลายมาก แต่ละอย่างจะขึ้นอยู่กับเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ศึกษา

โดยทั่วไปการเตรียมการอย่างถาวรสำหรับการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในฐานะแหล่งข้อมูลพื้นฐานทั้งในการวิจัยและการสอน อย่างไรก็ตามสำหรับการตรึงตัวอย่างของเนื้อเยื่อทางกายวิภาคต่างๆจะต้องใช้เทคนิคพื้นฐานหลายชุดเพื่อการสังเกตในภายหลัง

หลังถูกนำไปใช้เนื่องจากเนื้อเยื่อและส่วนประกอบของมันยากที่จะแยกความแตกต่างอย่างชัดเจนด้วยการสังเกตโดยตรง

พืชทุกชนิดประกอบด้วยเนื้อเยื่อพื้นฐานผิวหนังพื้นฐานและหลอดเลือดเหมือนกัน ภายในเนื้อเยื่อเหล่านี้วิธีการจัดระเบียบเซลล์จะแตกต่างกันอย่างชัดเจนระหว่างพืชดังนั้นวิธีการทางกายวิภาคในการประมวลผลจึงแตกต่างกัน

โดยทั่วไปวัสดุทางพฤกษศาสตร์ที่จะศึกษาต้องเป็นไปตามลักษณะบางประการเช่นโครงสร้างที่สมบูรณ์แข็งแรงและมีการพัฒนา นอกจากนี้พวกมันจะต้องไม่มีความเสียหายของโครงสร้างภายนอกหรือภายในและสีของมันเป็นเรื่องปกติของสายพันธุ์ที่ศึกษาและตัวอย่างที่นำตัวอย่างมาเป็นตัวแทน

ความสำรวม

กระบวนการตรึงพยายามที่จะรักษาเนื้อเยื่อและลักษณะทางสัณฐานวิทยาให้ใกล้เคียงที่สุดกับเมื่อเนื้อเยื่อยังมีชีวิตอยู่ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้สารตรึงทางกายภาพหรือทางเคมี ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือสารตรึงที่เรียบง่ายเช่นเอทานอลเมทานอลหรืออะซิโตนซึ่งแก้ไขได้โดยการคายน้ำ

ใช้ได้ดีกับตัวอย่างขนาดเล็กและยังสามารถรักษาสีของเนื้อเยื่อได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้อัลดีไฮด์เช่นฟอร์มาลดีไฮด์กลูตาราลดีไฮด์และอะโครลีนได้ สารตรึงการแข็งตัวอื่น ๆ ได้แก่ เอทานอลกรดพิคริกปรอทคลอไรด์และโครเมียมไตรออกไซด์

นอกจากนี้ยังใช้สารผสมสำหรับติดตั้งซึ่งมีสูตรที่เผยแพร่มากกว่า 2,000 สูตรซึ่งบ่อยที่สุดคือ FAA ตัวยึดที่มีส่วนผสมของกรดโครมิกชาวนาและคาร์นอยและอื่น ๆ

ในระหว่างขั้นตอนนี้ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษกับเวลาในการตรึงและอุณหภูมิที่จะทำเนื่องจากกระบวนการต่างๆเช่นการสลายตัวอัตโนมัติสามารถเร่งได้

ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ทำในอุณหภูมิต่ำและที่ pH ใกล้เคียงกับสรีรวิทยาของเนื้อเยื่อเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของสิ่งประดิษฐ์ในเนื้อเยื่อที่ทำให้เกิดการตีความผิดทางกายวิภาค

การคายน้ำ

ประกอบด้วยการกำจัดปริมาณน้ำของเนื้อเยื่อพืชคงที่ก่อนหน้านี้ สิ่งนี้มักเกิดขึ้นกับการไล่ระดับสีที่เพิ่มขึ้นของสารขจัดน้ำที่อาจเป็นตัวทำละลายสำหรับพาราฟินหรือไม่ก็ได้โดยพาราฟินเป็นหนึ่งในตัวแทนหลักที่จะรวมไว้ด้วย

การคายน้ำของตัวทำละลายพาราฟินส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้เอทานอลเป็นชุด 30, 50, 70 และ 95%

หลังจากขั้นตอนนี้เนื้อเยื่อจะถูกถ่ายโอนไปยังตัวทำละลายพาราฟิน สารเหล่านี้มักทำให้เนื้อเยื่อโปร่งแสง สารที่พบมากที่สุดคือไซลีนและคลอโรฟอร์ม นอกจากนี้ยังใช้ชุดความเข้มข้นสำหรับรีเอเจนต์เหล่านี้

การแทรกซึม / การฝังตัวของเนื้อเยื่อในพาราฟิน

การดำเนินการนี้ดำเนินการเพื่อแทนที่ตัวกลางการคายน้ำด้วยตัวกลางแทรกซึม / รวม สิ่งนี้ทำให้เนื้อเยื่อมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทำการตัดที่บางและเต่งตึงเนื่องจากเนื้อเยื่อและโพรงที่แข็งตัวชั่วคราว วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือพาราฟินทางจุลพยาธิวิทยา

Microtomy

ตัวอย่างที่รวมอยู่ในบล็อกพาราฟินจะถูกแบ่งส่วนด้วยความช่วยเหลือของไมโครโทมซึ่งทำให้บาดแผลบางพอที่จะสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาทั้งหมดจะถูกเก็บรักษาไว้หลังจากการตัดเพื่อให้การศึกษาเนื้อเยื่อได้รับความสะดวก

โดยทั่วไปการตัดจะมีความหนา 1 ถึง 30 ไมครอน มี microtome หลายประเภทที่ใช้บ่อย ได้แก่ microtome แบบตั้งโต๊ะ, การแช่แข็ง, การแช่แข็ง, การหมุนสไลด์และ ultramicrotome บางคนมีใบเพชรหรือแก้วพิเศษ

การย้อมสี

ส่วนเนื้อเยื่อจะถูกย้อมสีเพื่ออำนวยความสะดวกในการสังเกตและวิเคราะห์ส่วนประกอบของเซลล์ต่างๆ

มีการใช้สีและเทคนิคการย้อมสีขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่จะสังเกตได้ง่ายขึ้น สีย้อมที่ใช้กันมากที่สุดในพฤกษศาสตร์ ได้แก่ safranin "O", FCF สีเขียวเร็ว, hematoxylin, Orange G, aniline blue และ toluidine blue การเลือกสีย้อมหนึ่งหรือสีอื่นขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของไอออนิกของสีย้อมกับโครงสร้างที่จะย้อม

นอกจากนี้ยังสามารถใช้คราบคอนทราสต์เช่นการรวมกันของ safranin "O" และ FCF สีเขียวที่รวดเร็ว Safranin มีคราบสีแดง cutin ผนัง lignified นิวคลีโอลิโครมาตินและแทนนินควบแน่นและซูเบอรินน้ำตาลแดง ในขณะที่ FCF ย้อมผนังเซลลูโลสให้ดูเป็นสีน้ำเงินและโทนสีเขียวอมม่วงไปยังไซโทพลาสซึม

ในทางกลับกันผ้าย้อมสีน้ำเงินโทลูอิดีนมีตั้งแต่สีน้ำเงินเข้ม / แดงไปจนถึงฟ้าอ่อน / ชมพู

การทดสอบทางเคมี

การทดสอบทางจุลชีววิทยาใช้เพื่อเปิดเผยโมเลกุลหรือครอบครัวของโมเลกุลที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อที่ศึกษาและประเมินการกระจายตัวของเนื้อเยื่อ "ในแหล่งกำเนิด"

การทดสอบเหล่านี้สามารถทำได้โดยใช้ปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อตรวจหาคาร์โบไฮเดรตอิสระหรือคอนจูเกตและการทดสอบทางเคมีของเอนไซม์ซึ่งตรวจพบการทำงานของเอนไซม์ของเซลล์แม้หลังจากการตรึงทางเคมีของเนื้อเยื่อ

ผลสุดท้ายของเทคนิคชุดนี้จบลงด้วยการประเมินส่วนเนื้อเยื่อวิทยาที่เตรียมด้วยเครื่องมือกล้องจุลทรรศน์ สามารถใช้กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลหรืออิเล็กทรอนิกส์ได้ทั้งการสแกนหรือการส่งสัญญาณ อักขระเหล่านี้หลายตัวมีขนาดเล็กมาก (ศึกษาลักษณะพิเศษหรือจุลสัณฐานวิทยา)

เทคนิคอื่น ๆ ได้แก่ การยุ่ยของเนื้อเยื่อพืชเพื่อแยกส่วนประกอบและสังเกตทีละอย่าง ตัวอย่างนี้คือการยุ่ยของเนื้อเยื่อเช่นไม้ซึ่งช่วยในการสังเกตองค์ประกอบของหลอดลมและโครงสร้างอื่น ๆ และทำการวิเคราะห์โดยละเอียด

อ้างอิง

1. เบ็ค CB (2010) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างและพัฒนาการของพืช: กายวิภาคของพืชในศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
2. Blanco, CA (Ed.) (2004) ใบมีด: สัณฐานวิทยาภายนอกและกายวิภาคศาสตร์ Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M. , Molist, P. , & Pombal, M. (2017). แผนที่ของเนื้อเยื่อวิทยาสัตว์และพืช เนื้อเยื่อผัก ภาควิชาชีววิทยาเชิงหน้าที่และวิทยาศาสตร์สุขภาพ คณะชีววิทยามหาวิทยาลัยวีโก สเปน. 12pp
4. โอโซริโอ, JJ (2003). กล้องจุลทรรศน์ใช้กับพฤกษศาสตร์ หลักสูตรภาคทฤษฎี - ปฏิบัติ กองวิชาการวิทยาศาสตร์ชีวภาพ. Autonomous Juárez University of Tabasco
5. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992) ชีววิทยาพืช (ฉบับที่ 2). ฉันย้อนกลับ
6. Sandoval, E. (2005). เทคนิคที่ใช้ในการศึกษากายวิภาคของพืช (ฉบับที่ 38) ไต้หวัน